Efectos de la movilidad de donores en policristales semiconductores nanoestructurados para su aplicación en sensores de gases.

CELSO M. ALDAO; DANIEL A. MIRABELLA; CAMILA BUONO

Mar del Plata

Congreso; Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada.; 2018

Universidad Nacional de Mar del Plata - CONICET

Los sensores de gases basados en películas nanoestructuradas de óxidos metálicos semiconductoresson los dispositivos de estado sólido más usados en aplicaciones de detección de gases en el ámbitodoméstico e industrial. La señal de detección es dada por el cambio en la resistividad del materialdespués de la exposición al gas. Los estados electrónicos en las interfaces de los granos del policristal son los responsables de la formación de las barreras. Este tipo de sensores resulta atractivo dado que una pequeña cantidad de especies adsorbidas en la superficie afectan las barreras de potencial que controlan la conductividad de la película. Esto es muy útil en diversas aplicaciones, tales como la detección de gases inflamables, tóxicos y explosivos. Este tipo de sensores de gas ha sido objeto de muchas investigaciones, pero a pesar de los avances teóricos en el campo, su desarrollo se basa principalmente en resultados empíricos. La comprensión de los mecanismos que gobiernan larespuesta eléctrica resulta crucial a fn de optimizar la sensibilidad, la selectividad y el tiempo derespuesta en la detección de gases de los sensores.Regularmente se modelan las barreras con un potencial parabólico consecuencia de una distribución uniforme de carga en las zonas de deserción. Sin embargo, si la temperatura es suficientemente altala movilidad de las vacancias no puede ser desestimada. En este caso, su distribución deja de seruniforme debido al campo eléctrico presente y las barreras intergranulares adoptan una forma tipoGouy-Chapman. Normalmente, este hecho no es tenido en cuenta a pesar que puede dar lugar aimportantes cambios en las propiedades eléctricas de las películas [1,2].En nuestro trabajo estudiamos los cambios en las barreras intergranulares y en la conductancia delpolicristal debidos a la variación en la concentración de vacancias cuando los donores son libres demoverse en la zona de deserción. Para ello utilizamos un modelo numérico para simular las barrerasintergranulares, en el cual los donores en la zona de deserción se pueden mover siguiendo las reglas de un algoritmo de Metrópolis. Una vez alcanzada la distribución de equilibrio, analizamos la barrerade potencial en el intergrano y calculamos la conductividad del material.[1] C. M. Aldao and C. Malagú, J. Appl. Phys 112, (2012) 024518.[2] C. Buono, D. A. Mirabella and C. M. Aldao, Sens. Actuators B: Chem. 246, (2017) 1025 - 1029.